热工控制系统课程设计模板

1、.热工控制系统课程设计气温控制系别动力工程系专业班级热能13K4学生姓名王巧珍指导教师孙群丽二一六年十二月.目录1序言.12多容对象动向特征的求取.22.1导前区.错误！不决义书签。2.2惰性区.43单回路系统参数整定.53.1广域频率法确定调节数.53.2临界比例带法确定调节器参数.63.3比率、积分、微分调理器的作用.84串级回路系统参数整定.124.1主蒸汽温度串级控制系统参数整定.125北京国电智深气温控制系统SAMA图剖析.165.1过热器一级减温系统.165.2过热器二级减温系统.17总结.18参照文件.19.序言汽温控制系统作为电厂三大控制系统之一，蒸汽温度的稳固关于电厂的安全经

2、济运转特别重要。汽温过高，会惹起锅炉受热面及管道金属资料的蠕变速度加速，零件机械强度降低，致使受热面超温爆管，设施寿命缩短甚至破坏；汽温过低，会降低机组循环热效率，煤耗增大；汽温变化过大，会使管材及相关零件产生疲惫，汽轮机转子和汽缸的胀差变化，致使汽轮机强烈振动，危及机组安全。汽温控制的任务是保持主、再热汽温在规定值或同意的范围内（5），而影响汽温变化的要素好多,主要有锅炉负荷、炉膛过度空气系数、给水温度、燃料性质、受热面污染状况和焚烧器的运转方式等；且主汽温被控对象自己拥有大延误、大惯性和时变特征。所以这些要素使得惯例控制方法的控制性能指标不够理想。为这人们向来试牟利用改变一些对生产过程影响

3、的各种扰动，以控制目标值的恒定，PID控制理论此后应运而生。从前锅炉系统比较简单，单回路的控制系统基本上能够知足控制要求。可是跟着科技的发展，单回路控制系统已经不可以知足控制系统的性能要求，需要采纳功能更完美的多回路控制系统或其余复杂的控制系统来达成。所以过热蒸汽的汽温控制是十分重要的。.多容对象动向特征的求取主汽温被控对象自己拥有大延误、大惯性和时变特征，有自均衡能力的高阶对象的阶跃响应可用延误环节和一阶惯性环节串连来等效阶跃响应曲线如图传达函数的形式为W(s)K(Ts1)n在阶跃响应曲线上，求得y(t1)0.4y()及y(t2)0.8y()时对应的时间t1、t2后，利用下式求阶数n：利用两

4、点法公式可知：由曲线可知放大系数K,利用两点法可确立t1，t2，利用以下公式计算对象阶次和惯性时间。2n1.075t10.5Tt1t2t2t12.16n上式求得的n值不是整数时，应采纳与其最靠近的整数。某主气温对象在100%的负荷下导前区和惰性区对象传达函数，能够用两点法求上述主K汽温对象的传达函数，传达函数形式为W(s)=错误！未指定书签。(Ts+1)n,利用Matlab求取阶跃响应曲线，而后利用两点法确立对象传达函数。2.1导前区0.815100%负荷下导前区动向特征为：，运转Matlab,成立仿真组态图以下列图，324s236s1.改正仿真时间为400秒。点击运转，经过双击Scope能够

5、查察仿真结果。在matlab命令窗口输入：num=0.815;den=324361;step=numden;回车后可获得对象的阶跃响应曲线以下列图所示:.在图上取两点后为：利用两点法公式可知：有曲线可知放大系数K=0.815t1=24.8t2=53.4t1/t2=0.4642n1.075t10.5=2Tt1t218.102t2t12.16n即可依据阶跃响应曲线利用两点法确立其传达函数：0.815W（s）=1)2（18.102s2.2惰性区100%负荷下惰性区动向特征为：1.2766543238806720s+12654365s+1719343s+124590s+5078s+110s+1在mat

6、lab命令窗口输入：回车后可获得对象的阶跃响应曲线以下列图所示：.在图中取两点后为:利用两点法公式可知：将曲线放大可知放大系数K=1.276利用两点法可确立t1=93.5,t2=145，t1/t2=93.5/145=0.645所以n=6T=t1+t2=93.514518.4032.16n2.16*61.276即阶跃响应曲线利用两点法确立其传达函数为：Ws18.403S16单回路系统参数整定利用第一部分成立的对象传达函数，就行参数整定。为便于剖析，能够采纳第一部分成立的主汽温对象的惰性区对象（为一多容惯性环节）进行参数整定。1.276，计算确立:Kp1关于对象Ws18.403S161.276(c

7、os/6)61.8563.1广域频次法确立调理器参数调理器采纳比率调理器，WT(S)Kp,以衰减率0.75为整定指标：1Kp1.276018.403S161e2m0.75m0.221Smwwj为闭环特色方程的根，由1Kp1.2760得：18.403S16.1.276Kp(1mwTjwT)6(1mwT)26j6tg1wT(wT)22e1mwT6Kp(1mwT)2(wT)221.2766tg1wT1mwTwTtg0.57741mwT6wT0.512求得Kp0.910,3.2临界比率带法确立调理器参数由等幅振荡法确立调理器参数。关于上述n阶惯性环节，能够经过计算确立系统等幅震荡的周期和出现等幅振荡时

8、的比率调理器参数Kp。注意采纳等幅振荡法确立调理器参数时相当于系统衰减率m0=0，系统振荡周期为：T=2/。经过计算确立调理器参数后，在matlab中进行仿真剖析，观看实质系统成效是否是正确。1.2766，计算确立:Kp161.856关于对象Ws1.276(cos/6)18.403S1运转Matlab,成立仿真组态图以下列图：.采纳等幅振荡法经过试凑法逐渐确立等幅振荡时比率调理器的比率增益，和计算确立的调理器参数进行比较。将计算确立的参数Kp=1.8527。投入系统运转,系统构造以下列图所示：依据等幅振荡是比率增益和系统输出曲线确立的等幅振荡周期，能够查临界比率带参数表确立当系统衰减率0.75

9、时：11Tk200K0.536Kp1.8661）P调理器11与广义频次特征法计算所得值邻近Kp0.9332k20.5362）PI调理器.11Kp0.8482.2k11KI0.0052.2K0.85TK在matlab中进行仿真剖析，实质系统成效图形为：3)PID调理器111.117KP1.670.5361.67kKI110.01120.5TK1.670.5360.51.67K200TD0.25Tik0.250.5200KD1.671.6727.93k0.536将计算确立的参数KP1.117,KI0.0112,KD27.93。投入闭环系统运转，察看运转成效3.3比率、积分、微分调理器的作用1）增大

10、和减小KP对换节过程的影响，系统阶跃响应曲线的输出以下：Kp增大时，当Kp1.5时.Kp减小时，当Kp0.9时：2）增大和减小Ki对换节过程的影响，系统阶跃响应曲线的输出以下：Ki增大时，当Ki0.015时：.Ki减小时，当Ki0.009时3）增大和减小Kd对换节过程的影响，系统阶跃响应曲线的输出以下Kd增大时，当Kd35.00时：Kd增大时，当Kd24.00时：.4）同时改变KpKiKd对换节过程的影响，系统阶跃响应曲线的输出以下：如Kp=1.20Ki=0.02Kd=35.00时：经过改变KP,KI,KD的大小，察看阶跃响应曲线，可知比率作用可使调理过程趋于稳固，但在独自使用时，使被调量产生

11、静态误差；积分作用能使被调量无静态误差，但独自使用时，会使调理过程变为振荡甚至不稳固；微分作用能有效地减少动向误差，但不可以独自使用。.串级回路系统参数整定4.1主蒸汽温度串级控制系统参数整定本实验以某300MW机组配套锅炉的过热汽温串级控制系统为例，其原理构造图以下列图所示：图4-1过热汽温串级控制系统原理构造图由上图，可得过热汽温串级控制系统的方框图以下：过热汽温串级控制系统中主调理器WT1s采纳比率积分微分（PID）调理器，其传达函数为：WT1s111Td1sKp1Ki11Kd1s1Ti1ss过热汽温串级控制系统中副调理器WT2s采纳比率（P）调理器，其传达函数为：WT2s1Kp22翻开

12、一个Simulink控制系统仿真界面，依据过热汽温串级控制系统方框图成立仿真组态图以下：.串级控制系统参数整定步骤以下：1、第一整定内回路，即副调理器参数的整定将过热汽温串级控制系统仿真组态图中主回路反应系数r1设为0（即断开主回路的反应），同季节主调理器的比率系数Kp11，积分系数Ki10，微分系数Kd10。将阶跃信号输出模块（Step）的终值（Finalvalue）设为过热蒸汽温度的稳态值535，仿真时间设为1000s，渐渐增添副调理器的比率系数Kp2，在响应曲线显示器Scope1中察看温度t2的变化，使温度t2赶快达到稳固，并尽量靠近稳态值419.28oC，此时的比率系数Kp2即为副调理

13、器的比率系数。调理达成后得：Kp24.5,仿真运转成效以下列图：2、整定外回路，即主调理器参数的整定.图中主回路反应系数r1改为1，副调理器的比率系数Kp2保持上一步的整定参数不变，仿真时间设1000s，渐渐增添主调理器的比率系数Kp1，在响应曲线显示器Scope中察看温度t1的变化，直至响应曲线出现等幅振荡，记下此时的比率系数Kp1k1同时通Kp1过响应曲线能够确立振荡周期Tk，查表即可确立调理器参数值调理达成后由图得：Kp12.02Tk220其仿真运转图以下：11k0.495计算主调理器的各参数：Kp12.02查表确立参数为：111.2097Kp11.671.67k0.495Ki1110.

14、01100.5Tk1.670.4951.67k0.52200.250.5Tk0.250.522033.267Kd11.670.4951.67k整定结果t1的变化以下图：.3、在500s时加入减温水扰动后的t1的变化以下图:4、当负荷变为75%后而且主副调理器参数不变时，t1的变化曲线以下图：负荷高升此后，系统的动向误差变小，达到均衡的时间变短了。.5北京国电智深气温控制系统SAMA图剖析5.1过热器一级减温系统1、SAMA图：2、工作原理：一级减温调理系统包含一个喷水调理阀，两个过热器进口蒸汽温度，A、B侧过热器出口蒸汽温度（各一个）。调理系统采纳串级控制，为提升负荷响应特征，副调理器引入总风

15、量作为前馈信号。主、副调理器都采纳ADAPT参数调整方式，便于变参数调理。此外，主调理器还增添了SMITH预估控制器。一级减温调理系统温度定值是负荷（主蒸汽流量）的函数，运转人员在M/A站上能够对温度定值进行偏置。调理系统手动时，副调理器输出自动追踪M/A站手动输出，主调理器输出自动追踪进口温度信号，故调理系统手、自动无扰切换。此外，调理系统手动时，M/A站出口汽温定值偏置自动追踪反向计算的定值误差信号，即实现定值自动追踪丈量值，故手、自动切换，定值无扰。.5.2过热器二级减温系统1、SAMA图：.2、工作原理：A、B侧二级减温调理系统是分别独立的串级控制系统，各包含一个喷水调理阀，两个过热器

16、进口蒸汽温度，1个过热器出口蒸汽温度。调理系统采纳串级控制，为提升负荷响应特征，副调理器引入总风量作为前馈信号。主、副调理器都采纳ADAPT参数调整方式，便于变参数调理。此外，主调理器还增添了SMITH预估控制器。二级减温调理系统温度定值是负荷（主蒸汽流量）的函数，运转人员在M/A站上能够对温度定值进行偏置。调理系统手动时，副调理器输出自动追踪M/A站手动输出，主调理器输出自动追踪进口蒸汽温度信号，故调理系统手、自动无扰切换。此外，调理系统手动时，M/A站出口汽温定值偏置自动追踪反向计算的定值误差信号，即实现定值自动追踪丈量值，故手、自动切换，定值无扰。总结汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运转。影响主汽温变化的要素好多，主要有锅炉负荷、炉膛过度空气系数、给水温度、燃料性质、受热面污染状况和焚烧器的运转方式等。影响过热器出口蒸汽温度变化的原由好多，如蒸汽流量变化、焚烧工况变化、锅炉给水温度变化、进入过热器的蒸汽温度变化